Enzim PETase yang Diubah Suai: Bakteria Pemakan Plastik Kini Mampu Mengurai Plastik dalam Masa Beberapa Hari

Enzim PETase yang Diubah Suai: Bakteria Pemakan Plastik Kini Mampu Mengurai Plastik dalam Masa Beberapa Hari. Kajian terbaharu oleh penyelidik dari University of Portsmouth dan National Renewable Energy Laboratory (NREL) berjaya mengubah suai enzim PETase yang berasal daripada bakteria Ideonella sakaiensis. Enzim yang diubah suai ini mampu mengurai plastik PET (polyethylene terephthalate) dalam masa beberapa hari berbanding berabad-abad secara semula jadi. Penemuan ini membuka peluang besar untuk menangani krisis pencemaran plastik global dan merevolusikan industri kitar semula.. Penemuan Bakteria Ideonella sakaiensis Pada tahun 2016, sekumpulan penyelidik dari Jepun menemui satu spesies bakteria yang luar biasa di luar pusat kitar semula plastik. Bakteria yang diberi nama Ideonella sakaiensis ini mempunyai keupayaan unik untuk mencerna plastik PET, iaitu jenis plastik yang paling biasa digunakan dalam botol minuman dan pembungkusan makanan. Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Science ini mengejutkan dunia saintifik kerana sebelum ini, plastik dianggap hampir tidak boleh diurai secara biologi. Bakteria ini menghasilkan dua enzim utama, iaitu PETase dan MHETase, yang bekerjasama untuk memecahkan rantai panjang polimer PET kepada monomer asasnya, iaitu asid tereftalik dan etilena glikol. Walau bagaimanapun, kadar penguraian asal adalah sangat perlahan, mengambil masa beberapa minggu untuk mengurai lapisan plastik yang nipis. Kejayaan Kejuruteraan Enzim PETase Pada tahun 2020, pasukan antarabangsa yang diketuai oleh Profesor John McGeehan dari University of Portsmouth dan Dr. Gregg Beckham dari NREL berjaya mengubah suai struktur enzim PETase menggunakan teknik kejuruteraan protein. Dengan menganalisis struktur kristal enzim tersebut melalui pembelauan sinar-X, mereka mendapati bahawa tapak aktif enzim boleh dioptimumkan untuk meningkatkan kecekapan pemecahan. Mereka memperkenalkan mutasi pada beberapa residu asid amino, terutamanya pada kedudukan yang mengikat molekul plastik. Hasilnya, enzim PETase yang diubah suai ini menunjukkan peningkatan aktiviti sebanyak 20 hingga 30 peratus berbanding enzim asli. Lebih menakjubkan, enzim ini mampu mengurai plastik PET dalam masa hanya beberapa hari pada suhu bilik, berbanding berabad-abad jika dibiarkan di alam semula jadi. Kajian ini diterbitkan dalam Nature Communications dan segera menjadi tumpuan media antarabangsa. Kesan Terhadap Industri Kitar Semula Penemuan ini berpotensi merevolusikan industri kitar semula plastik global. Pada masa ini, hanya kira-kira 9 peratus daripada plastik yang dihasilkan di dunia dikitar semula, manakala selebihnya berakhir di tapak pelupusan sampah atau mencemari lautan. Dengan enzim PETase yang diubah suai, proses kitar semula boleh dilakukan pada suhu rendah dan tanpa bahan kimia berbahaya, menjadikannya lebih mesra alam dan menjimatkan kos. Syarikat-syarikat seperti Carbios di Perancis dan Loop Industries di Kanada telah mula melabur dalam teknologi ini untuk membangunkan loji kitar semula enzimatik berskala besar. Malah, pada tahun 2021, Carbios berjaya mengitar semula 100 peratus botol plastik PET menggunakan enzim yang dioptimumkan, menghasilkan monomer yang sama kualitinya dengan bahan dara. Ini bermakna plastik boleh dikitar semula tanpa had tanpa kehilangan kualiti, mengurangkan keperluan untuk menghasilkan plastik baharu daripada petroleum. Cabaran dan Masa Depan Walaupun kejayaan ini amat memberangsangkan, masih terdapat beberapa cabaran yang perlu diatasi sebelum teknologi ini dapat digunakan secara meluas. Pertama, enzim PETase yang diubah suai masih memerlukan masa beberapa hari untuk mengurai plastik, yang mungkin terlalu lambat untuk aplikasi industri berskala besar. Penyelidik kini sedang berusaha untuk mempercepatkan lagi kadar tindak balas dengan menggabungkan enzim PETase dengan enzim MHETase atau menggunakan teknik imobilisasi enzim. Kedua, plastik PET hanyalah satu daripada banyak jenis plastik; plastik lain seperti polietilena PE dan polipropilena PP masih sukar diurai secara biologi. Walau bagaimanapun, penemuan enzim PETase ini membuka jalan untuk mencari atau merekayasa enzim yang boleh mengurai plastik lain. Ketiga, kos pengeluaran enzim pada skala besar masih tinggi, tetapi dengan kemajuan dalam bioteknologi dan fermentasi, kos ini dijangka menurun secara drastik dalam dekad akan datang. Implikasi Terhadap Alam Sekitar dan Masyarakat Krisis pencemaran plastik merupakan salah satu cabaran alam sekitar yang paling mendesak pada abad ke-21. Dianggarkan lebih 8 juta tan plastik memasuki lautan setiap tahun, mengancam hidupan marin dan memasuki rantaian makanan manusia. Penemuan enzim PETase yang diubah suai menawarkan harapan baharu untuk membersihkan sisa plastik yang sedia ada dan mengurangkan pengeluaran plastik dara. Selain itu, teknologi ini boleh membantu negara-negara membangun yang kekurangan infrastruktur kitar semula untuk menguruskan sisa plastik mereka dengan lebih berkesan. Dalam konteks Malaysia, yang merupakan antara pengimport sisa plastik terbesar di dunia, teknologi ini boleh menjadi penyelesaian mampan untuk mengurangkan pergantungan kepada tapak pelupusan sampah dan pembakaran terbuka. Kerajaan dan sektor swasta perlu bekerjasama untuk mempercepatkan penyelidikan dan pembangunan serta menyediakan insentif bagi penggunaan teknologi hijau ini. Kesimpulan Penemuan dan kejuruteraan enzim PETase daripada bakteria Ideonella sakaiensis merupakan satu lonjakan besar dalam sains bahan dan bioteknologi alam sekitar. Dengan keupayaan untuk mengurai plastik PET dalam masa beberapa hari, enzim ini berpotensi mengubah cara kita menguruskan sisa plastik dan mengurangkan kesan negatifnya terhadap planet ini. Walaupun masih terdapat cabaran teknikal dan ekonomi, kemajuan pesat dalam bidang ini menunjukkan bahawa penyelesaian berasaskan alam semula jadi mungkin menjadi kunci kepada masa depan yang lebih lestari. Dunia kini menanti dengan penuh harapan untuk melihat teknologi ini diaplikasikan secara meluas, membawa kita selangkah lebih dekat kepada ekonomi kitaran sebenar.